Gerador Van de Graaff

      O Gerador Van de Graaff é uma máquina que utiliza uma Correia Móvel para acumular Tensão Electrostática muito alta na cavidade de uma Esfera de Metal.

Robert Van de Graaff (1901-1967), físico Americano, foi o criador do instrumento. Ele construiu o primeiro destes geradores, por volta de 1930, para acelerar Partículas Atómicas.

                     Robert J. Van de Graaff e uma das primeiras versões do Gerador Van de Graaff
       No interior do Gerador de Van de Graaff, a Correia Móvel está acoplada a uma Roldana de Plástico, Figura 2. Quando o Motor acciona a Roldana, a Correia fricciona a Roldana de Plástico, transferindo Cargas Negativas para ela. Enquanto o Motor continua a accionar a Roldana, as Cargas Negativas na Roldana acumulam-se e induzem Cargas Positivas na Escova de Metal de forma afiada. O Campo Eléctrico, entre a Roldana e a Escova, aumenta e o ar à volta da Escova Ioniza-se. As Cargas Positivas das moléculas de ar são repelidas da Escova e transferidas para a superfície da Correia. Estas Cargas Positivas são a seguir transportadas para dentro da cavidade da Esfera de Metal, que se chama Abóbada, e transferidas, a partir da Escova de Metal de forma afiada, para a Abóbada Esférica, através da Ionização do ar. Este processo permite acumular uma grande quantidade de Cargas Positivas na superfície da Abóbada Esférica e o seu potencial aumenta.

                                    Estrutura Básica do Gerador de Van de Graaff
     Quando o Bastão de Metal é colocado perto da Esfera de Metal se a diferença de Tensão entre o Bastão de Metal e a Esfera de Metal chegar a atingir 30,000 Volts por centímetro de ar seco. Uma Corrente flui da Esfera de Metal para o Bastão de Metal, através do ar seco, podendo ver-se as correspondentes faíscas, Figura 3.

 O Bastão de Metal na proximidade da esfera de metal

Quando se toca a Esfera Metálica com as mãos, o cabelo da pessoa fica em pé, Figura 4. Cada fio do cabelo é carregado com a mesma carga, repelindo-se mutuamente.

Máquina de Wimshurst

        A máquina eletrostática de Wimshurst funciona com dois discos constituídos de material isolante - vidro ou acrílico - em cuja face são fixadas, igualmente espaçadas, pequenas chapas ovaladas de metal. Essas chapas são atritadas com um fio metálico quando os discos giram.


      O atrito eletriza as chapas cujas cargas são coletadas através de pentes coletores em ambos os lados dos discos e, estes carregam, por indução, com cargas de sinais contrários, duas esferas que podem ser encostadas uma na outra, ou separadas entre si por uma certa das uma na outra, ou separadas entre si por uma certa distância.

       A diferença de potencial entre as esferas coletoras de cargas elétricas pode atingir 100.000 volts eletrostáticos. Apesar da alta voltagem, a corrente elétrica envolvida é muito pequena, cerca de 1 microampere. 
    Duas situações podem ser exploradas:
     Quando um(a) jovem, em cima de um banco isolante, segurar uma das esferas ele(a) ficará eletrizado(a) com cargas de mesmo sinal da esfera que segura. Se um "chapéu" metálico ligado à outra esfera, for aproximado da cabeça do(a) jovem, os seus cabelos serão atraídos pelo "chapéu" deixando-o(a) arrepiado(a). Isto ocorre devido à eletrização por cargas opostas: o "chapéu" com cargas opostas às existente nos cabelos.
      Se dois jovens, isoladas da Terra, segurarem cada um a sua respectiva esfera coletora de cargas, cada um deles ficará eletrizado com cargas de sinais opostos. Assim se eles aproximarem as pontas dos dedos de modo que a distância seja de 1 ou 2 cm, todos podem observar belíssimas faíscas saltando entre os dedos, evidentemente acompanhados de dedos, evidentemente acompanhados de pequenos choques elétricos.